the 4th microbiology research festival for high school students · 2015-07-07 · the 4th...

The 4th Microbiology Research Festival for High School Students

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and Intel Korea


244 | 2015 International Meeting of the Microbiological Society of Korea

때죽나무를 이용한 수인성 전염병 원인균 생장 억제에 대한 연구

이정민, 옥재형, 최은서

창원과학고등학교 / 지도교사: 이욱형

제주도에서 옛 조상들은 때죽나무를 이용하여 물을 정수했다는 것을 알 수 있었다. 때죽나무의 줄기에는 정수기

능이, 열매와 껍질에는 벌레퇴치와 마취제등 약으로 이용 가능한 독성분이 있다고 전해져 내려오고 있다. 그러나 구

전으로만 내려오고 있는 이야기이기 때문에 우리는 과학적으로 밝혀지지 않은 때죽나무의 기능을 과학적으로 분석

하고자 한다. 앞서 말한 방법으로 열매를 추출한 결과 겉껍질에서도 항균물질이 추출되고 속껍질 속의 과육에서도

항균물질을 추출할 수 있었다. 겉껍질 추출물은 에고사포닌과 안식향, 그 외의 색소가 포함되어 있고 속껍질(또는

과육) 추출물은 거의 대부분이 에고사포닌으로 구성되어 있었다. 과육은 끈적끈적한 기름을 포함하고 있고 이 기름

에서 에고사포닌이 추출되는 것으로 추측된다. 이렇게 추출한 추출물의 향균력을 비교해보았는데 속껍질 추출물은

메탄올, 에탄올에 용해된 상태에서는 눈에 띄는 항균력을 보이지는 않았다. 그러나 추출물이 물에 용해되어 에고사

포닌이 분해된 에고놀 상태에서 항균력을 보였다. 즉, 에고사포닌은 에고놀로 분해되어야 살균작용을 할 수 있다. 겉

껍질 추출물에서는 항균력이 관찰되지 않았다.

유산균 형태에 따른 Enterococcus faecium의 충치균 제거 효과

이나현

청심국제고등학교 / 지도교사: 이근정

최근 연구에 따르면, 죽은 유산균이 충치균이 구강에 안착하는 것을 방해하여 충치 예방 효과가 있다고 한다 [1].

본 연구는 살아있는 유산균, 멸균된 유산균, 유산균 배출 물질의 충치 예방 효과를 알아봄으로써 유산균을 활용한 효

과적인 충치 예방법 및 다양한 유산균 응용법에 관해 탐구하였다. 먼저, 유산균을 함유한 식품과 일반식품을 섭취한

후의 구강세균의 수를 비교하여 유산균 함유 식품을 섭취한 뒤 그 수가 감소한다는 것을 확인하였으며, 시판 중인 식

품에서 공통적으로 발견되는 유산균인 E. faecium을 분리하여 연구에 이용하였다. 살아있는 E. faecium의 충치예방 효

과를 확인하기 위해, 대조군은 토끼에게 일반 사료를 먹인 후 구강세균을 배양하였고, 실험군은 E. faecium을 묻힌 사

료를 먹인 후의 구강세균을 배양하었다. 유산균을 묻힌 사료를 먹인 실험군에서 구강세균 수가 감소하는 것을 확인

하였다. E. faecium의 배출 물질의 구강세균 억제 효과를 보기 위하여 액상배양한 E. faecium을 여과 멸균하여 그 여과

액에 구강세균을 배양하였다. 대조군과의 비교 결과, 구강세균의 생장을 약 70.5~90%까지 억제한다는 것을 확인하

였다. 죽은 유산균의 충치균 항균효과를 보기 위하여 다양한 발효식품에서 추출한 E. faecium을 액상 배양한 뒤, 고온

고압 멸균한 배지에 가장 흔히 알려진 충치균 S. mutans를 배양하였으며, 대조군과 비교해 보았을 때 S. mutans의 증식

이 억제되는 것이 확인되었다. 이렇게 살아있는 E. faecium, 죽은 E. faecium, E. faecium 배출액 모두 구강세균 및 충치세

균의 생장을 저해하는 것이 확인되어, 이를 발전시키면 다양한 방법으로 구강 위생을 개선시킬 수 있다.

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청소년기의 영양실조에 따른 성년기 생쥐의 장내세균 및 심리적 행동

변화에 대한 연구

강동우

Concordia International School of Shanghai / 지도교사: Todd Gordon

아동기 영양실조는 아동의 육체적 건강에 부정적인 영향을 끼칠 뿐만 아니라 성년기의 행동 장애를 야기할 수도

있으며, 장내 미생물이 식이 섭취와 밀접한 관련이 있다. 인간의 장내에는 장내세균 총이라고 불리는 수많은 미생물

이 존재하는데, 이 세균총은 섭취된 영양분의 장내 흡수에 영향을 주며 면역적, 방어적 기능뿐만 아니라 물질대사 경

로를 조절하는데 관여를 한다. 이에, 아동기에서의 영양결핍이 성년기 생쥐의 장내세균 총에 주는 영향을 관찰하기

위해서, 아동기에 영양분이 제한된 성년기 쥐의 배설물로부터 세균을 분리하고, 16s rRNA 분석법을 이용하여 미생

물을 동정한 뒤 대조군의 배설물과 비교하였다. 또한, 인지작용과 심리적 행동에 대한 영향을 관찰하기 위해 수중미

로테스트와 /어둠 선호도 테스트 (Light-dark preference test)를 각각 진행하였다. 본 연구결과, 아동기의 영양실조는 성

년기 생쥐의 장내세균총의 구성을 바꾼다는 것을 보여주었다. 유산균의 양은 크게 차이를 보이지 않았으나, 대조군

의 유익균이 늘어나는 것을 볼 수 있었다. 또한, 영양 실조 생쥐는 대조군에 비해 수중 미로 테스트에서 적응력이 떨

어졌으며, 더 자주 움직이는 것을 관찰할 수 있었으며, 어두운 공간을 더 선호하는 것으로 보였다. 결론적으로 본 연

구를 통해, 아동기의 영양섭취가 장내세균총의 구성뿐 아니라 인지와 정서기능에도 큰 역할을 한다는 것을 확인할

수 있다.

커피찌꺼기가 식물의 생장에 끼치는 영향

설태란, 성미강

민족사관고등학교 / 지도교사: 나종욱

커피는 현재 가장 많이 소비되는 음료이다. 하지만, 커피를 만들 때 생겨나는 커피 부산물은 각종 경제, 환경 문제

를 일으킨다. 본 연구는 이러한 커피 부산물이 식물의 생장에 영향을 주는 토양미생물에 어떻게 작용하는지 알아보

기 위하여 진행되었다. 먼저 커피 부산물이 식물 생장에 주는 도움을 알아보기 위하여 봉선화와 상추를 키운 후, 건

조 질량을 측정하였다. 그 결과 2~4g의 커피 부산물을 첨가하였을 때 식물의 생장이 가장 두드러졌다. 그 후, 커피 부

산물이 토양미생물에 끼치는 영향에 대해 조사하기 위해 토양에서 미생물을 분리한 후, 이를 고체배지와 액체배지

에 각각 접종하였다. 이때 실험군에는 커피를 첨가하였다. 미생물의 생장정도를 관찰한 결과 커피를 넣었을 때 미생

물이 더 잘 자란다는 것을 확인하였다. 이 탐구를 통해 커피 부산물이 토양미생물을 통하여 식물의 생장에 긍정적인

역할을 한다고 결론지었다. 이러한 효과가 있는 커피 부산물의 재활용을 통해 여러 문제가 해결되기를 기대한다.

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5색 과일의 색소가 여드름 균의 생장에 미치는 영향

김윤성, 최명준, 방민서

경산과학고등학교 / 지도교사: 이향선

5색 과일을 각각 사과, 키위, 귤, 포도, 바나나로 정한 후, 과육과 껍질을 분리해 각각의 색소 추출물을 제조하였다.

사전에 배양한 여드름 균에 증류수와 색소 추출물을 각각 6/0(대조군), 2/4, 4/2, 0/6(증류수/추출물)㎖의 농도로 첨가

하였다. 그 후, 균을 incubator에 배양시키면서 2시간 간격으로 UV-vis로 흡광도를 측정하여 ‘x=(추출물+배지+세균배

양)흡광도-(추출물+배지)흡광도’의 식으로 데이터 값들을 보정한 후에 '저해율(%)=(대조군의 x – 추출물 함유군의 x)

×100/대조군의 x'의 식을 이용하여 항균성을 비교하였다. 이후 분석을 통하여 가장 높은 항균성을 보이는 추출물 함

유군에 대해서 UV-vis으로 안에 들어 있는 색소도 확인하였다. 위의 실험을 진행한 결과, 바나나의 껍질과 귤의 껍질

이 높은 항균성을 보였고 색소는 ‘베타카로틴’으로 추정할 수 있었다. 또한, 여드름의 원인에는 P. acnes 뿐만 아니라

피부 주변에 있는 다른 일반 세균에 의한 것도 있기 때문에, 일반 세균에 대해서도 색소의 항균효과를 알아보기 위해

E. coli로 추가실험을 하였다.

미생물 개체수 측정을 활용한 학교 실내 공기 청정도 비교 연구

이종석, 오윤석, 김도형, 문재우

군산제일고등학교 / 지도교사: 문호상

본 연구는 많은 학생과 교직원들이 대부분의 시간을 보내고 있는 학교 시설 내에서의 공간적, 시간적 활동별로 오

염도가 얼마나 나타나는지 확인하기 위해 환경부의 실내공기질 공정시험방법을 통해 부유세 균수를 측정 하였다.

조사기간 중 기초환경 조사로 환경관리공단에서 제공하는 자료를 살펴본 결과 2월 23일에 측정된 미세농도 값을 제

외하고는 대부분 인체에 해를 주지 않은 상태였으며 23일은 미세먼지로 인해 통합대기환경지도가 매우 나쁜 수준

으로 나타났다. 학교생활을 시작하는 오전과 가장활동성이 많은 점심시간의 균체수를 비교해보면 복도의 경우에는

최소 55%에서 최대 200%의 증가 값을 확인할 수 있었고, 학생들이 가장 많이 이용하는 매점의 경우에는 56%에서 최

대 1230%까지 높아지는 것을 확인 할 수 있었다. 다중이용시설 등의 실내공기질관리법에 의하면 다중이용시설의

실내공기질 유지기준에 따르면 총부유세균은 m3 당 800 이하로 규정하고 있다. 1월 29일에 실시한 결과를 살펴보면

점심시간 교실에서 기준치를 넘는 1.9 ± 0.7× 103 cfu/m3 값을 제외하고는 대부분의 실험결과가 기준에 충족한 균체

수 값을 보이고 있다. 무작위로 선택하여 순수분리 된 세균을 대상으로 16S rRNA 유전자를 염기서열분석을 하여

EzTaxon Database에 비교해본 결과, 정상 숙주에서는 낮은 병원성을 가지지만 면역성이 약화된 환자에게는 감염을

일으킬 수 있는 Staphylococcus epidermidis와 99%의 유사도를 보였으며, 토양 샘플, 임상 샘플, 발효 식품뿐만 아니라,

구강 및 피부환경 등 다양한 장소에서 발견되고 있는 Kocuria palustris (99%). 2009년에 새로 밝혀진 신종으로 상층부

대기에서 수집되어진 균주인 Bacillus aryabhattai (99%) 등이 동정되었다.

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Nitrogen 분해 곰팡이의 발견 및 식물 생장에서의 적용

홍용찬

청심국제고등학교 / 지도교사: 구수연

본 연구는 토양 내 질소 영양물질의 과잉에 의해 식물 생장이 저해되었을 때 토양 미생물이 과도한 양분을 분해할

수 있을 것으로 예상하고, 이러한 기능을 하는 곰팡이를 선별하여 그 기능을 알아보고자 하였다. 작물의 경작방법에

따라 서로 다른 토양 (유기농, 연작, 윤작, 길가)을 준비하고 과잉 질소성분으로 첨가한 우레아가 포함된 경우에도 식

물을 잘 자라게 한 연작토양고 유기농 토양을 선발한 후 이들 토양에서 9종의 곰팡이를 분리하였다. 이 중 우레아 배

지에서도 생존이 가능한 8종을 1차 선발하여 토양에 혼합하고 우레아 분해 유도 후 상추와 배추를 생장시킨 결과

White fur, Brown, Pebbles라고 이름을 붙인 세 종류의 곰팡이가 최종 선발되었다. 자외선에 노출되거나 고온 열처리된

황폐한 토양 조건에서도 이 들 세 곰팡이는 토양 내 우레아를 분해하여 식물의 발아수와 엽록소의 양을 대조군보다

더 높게 나타나도록 하였다. 예를 들어 일반 토양은 Pebbles, White fur, Brown 순으로, UV로 황폐화된 토양에서는

Brown, White fur, Pebbles 순으로, 멸균 토양에서는 White fur, Pebbles, Brown 순으로 효과적이었다. 엽록소 a와 엽록소 b,

발아 수를 모두 종합해보면 토양 곰팡이 White fur가 배추와 상추 양쪽에서 안정감을 보였다. 황폐화 된 토양의 경우

에서는 Pebbles를 사용하는 것이 이상적으로 보인다. 결론적으로 본 연구를 통해서 토양 곰팡이가 과잉의 질소비료

를 분해할 수 있다는 확인하였으며 실제 토양에 적용할 경우 질소 비료와 함께 토양 곰팡이를 함께 사용한다면 작물

의 생장에 도움이 됨은 물론 황폐 땅에도 적용될 수 있을 것이다.

오염토양의 토양박테리아 분포를 이용한 토양 오염의 기준점 마련과

오염토양 진단 기법의 개발

김소연

압구정고등학교 / 지도교사: 이혜리

토양의 중금속은 식물의 생장의 억제하고 토양생태계를 파괴하여 생태계에 악영향을 미친다. 그러나 토양 내 중

금속의 함량을 확인하기 위해서는 비용과 시간 면에서 많은 희생이 필요하다. 본 실험은 이러한 문제점을 해결하고,

빠른 시간에 토양에 포함된 중금속의 존재여부를 파악하기 위한 목적으로 실험을 실시하였다. 중금속 오염 토양에

서 분리 배양된 ahms-bacteria (anti-heavy metal soil bacteria)는 중금속이 포함된 토양에서 일반적인 토양박테리아들과

는 달리 생존이 가능하다. 또한 보통 토양박테리아의 생장이 급감하는 pH 5와 40℃의 온도에서도 생장이 가능한 특

성을 가지고 있는 것으로 확인 되었으며 그 이유는 ahms-bacteria가 황산염 환원성 기능을 가지고 있어 황화수소를 생

성하고 이 황화수소가 토양의 중금속과 반응에 침전물을 형성하기 때문인 것으로 실험 결과 밝혀졌다. 이를 이용하

여 중금속에 오염된 토양 여부를 가려 낼 수 있는 간단하면서도 정확한 실험방법을 제시할 수 있었다. 실제로 중금속

에 오염된 토양을 이용하여 실험을 실시한 결과, ahms-bacteria가 중금속 오염 토양의 판단의 기준이 될 수 있음을 확

인 할 수 있었다.

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토양의 수분 유지를 위한 토양박테리아의 활용

김희주

한국외국인학교(KIS) / 지도교사: 주정수

Drought and soil aridity contribute greatly to the reductions in the global crop yield every year. Soil

bacteria essential for plant growth cannot survive in environments with low soil water content. Applying soil bacteria to heat and UV-damaged soil could help mitigate the effects of drought. The objective of this research is to determine what types of soil bacteria best restore moisture in soil damaged by ultraviolet radiation and aridity. 48 types of soil bacteria were cultured and exposed to harsh conditions including low oxygen, malnutrition, high temperature, increased urea content, and increased ultraviolet radiation. Five types of soil bacteria withstood these stresses - HJ9, 16, 21, 23 and 24. Tests showed HJ9 and 16 promoted normal growth of plants when they were injected into soil damaged by ultraviolet radiation. Furthermore, HJ9, 16, 21, and 23 promoted normal plant growth when they were injected into soil damaged by dehydration stress. Plants with the injection of both HJ9 and 16 were able to achieve normal growth despite the soil’s previous damage from high ultraviolet radiation and aridity. In conclusion, the soil bacteria samples selected from this research can aid in the moisture recovery of soil if they are applied to soil devastated from the increase in ultraviolet radiation or climate change. This has great implications for agriculture, given that more than half of the world’s water supply is used for growing crops.

토양의 변화로 인한 배추와 무에 존재하는 유산균의 변화와 이로 인한 김치의 품질 저해 및 해결 방안

유 알버타 서울용산국제학교 / 지도교사: Roger De Hart

무와 배추를 김치로 제조 할 수 있는 이유는 무와 배추의 표면에 유산균이 존재하기 때문이다. 이 유산균들의 특징

은 일반적인 토양의 유산균이나 유제품에서 분리 배양된 유산균은 무와 배추의 표면에 생착 하지 못하지만, 무와 배

추에 존재하는 유산균은 토양에서도 생장이 가능하고 멸균된 토양에 이 유산균을 배양시킨 뒤 무와 배추를 재배하

면 무와 배추의 잎과 줄기에서 해당 유산균이 검출된다. 이러한 특성을 가진 무와 배추에서 분리 배양된 유산균은 토

양의 온도가 증가하면 그 활성을 잃게 되어 무와 배추의 잎과 줄기에 생착 하지 못하며, 토양박테리아가 증식에 어려

운 조건에 놓이게 되어도 토양박테리아의 생장에 도움을 주지 못한다는 사실을 알게 되었다. 즉 기후 변화에 의한 토

양의 온도 변화는 무와 배추의 유산균의 생장에 악영향을 준다는 결과를 확인 할 수 있었다. 그리고 온도변화에 노출

되어 활성을 상실한 무와 배추의 유산균은, 김치로 발효가 되는 과정에서 그 활성이 크게 떨어지는 것을 이들 유산균

을 이용하여 김치를 제조한 결과 pH의 변화와 산도의 변화를 통해 확인 할 수 있었다. 이를 해결하기 위한 방법으로

향신료와 프로폴리스에 대한 한국형 유산균의 안정성’와 김치의 저장성 향상을 위한 항균활성 우수 유산균 선발의

논문에서 프로폴리스 처리는 유산균의 활성을 증진시킨다는 사실을 근거로 토마토의 항산화 성분인 리코펜을 추출

하여 투여하고, 유산균의 파쇄물을 투여하여 온도변화에 노출되어 활성이 감소된 무와 배추의 유산균의 활성을 정

상적으로 회복하게 할 수 있었다.

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미생물, 도와줘요! 피부미인이 되고 파요.

김이린, 안민수

진선여자고등학교 / 지도교사: 이현진

사춘기 여학생에게 가장 큰 고민 중 하나는 여드름이다. 이 트러블메이커 여드름은 대체 왜 생기고 어떻게 하면 떨

쳐버릴 수 있을까? 최근 미생물학자들이 연구한 바에 따르면 장 속을 비롯한 우리 몸에 어떤 미생물이 많이 사는가

에 따라 우리의 건강이 좌우될 수도 있다고 한다. 따라서 아무리 해도 잘 없어지지 않는 지긋지긋한 여드름과 관련된

미생물이 장 속에 살고 있을 수도 있지 않을까라는 의문을 가지게 되었다. 그리하여 여드름과 피부와 장내 미생물 사

이에 어떤 관련이 있는지 살펴보고, 또한 여드름을 유발한다는 Propionibacterium acnes와 Staphylococcus epidermidis 세

균을 죽일 수 있는 미생물은 어떤 것이 있는지 조사해보고자 하였다. 이를 위해, 여드름이 있거나 없는 또래 여학생

친구들에게서 얼굴 피부와 대변 샘플을 제공받아서 미생물을 배양하고 DNA를 분리하여 어떤 미생물들이 많이 사

는지 조사하였고, 우리 주변의 여러 곳에서 여드름을 유발하는 피부 세균을 죽일 수 있는 세균을 찾아보고자 했다.

탐구 결과, 여드름이 있는 여학생은 여드름이 없는 여학생에 비해 Bacteroidetes, Actinobacteria 등이 조금 더 많았고, 여

드름이 없는 여학생에게는 Firmicutes와 Proteobacteria 종류가 많았다. 또한, 여드름 유발 세균과 주변 환경에서 채집한

미생물을 함께 배양하여 여드름 세균이 자라는 것을 막는 세균이 있는 것을 관찰하였다.

주변환경에 따른 Streptomyces griseus 생장에 관한 연구

백진욱, 이지석, 한창호

창원과학고등학교 / 지도교사: 이욱형

방선균의 일종인 Streptomycin griseus는 항생제 Streptomycin을 분비한다. Streptomyces griseus는 대사 과정에

Streptomycin을 분비한다. 따라서 물질대사는 환경에 영향을 받으므로 실험을 위해 4가지 독립 변인을 설정하였다.

온도, 빛의 파장, S. griseus의 접종 량, 빛의 유무를 설정했다. 먼저 액체배지를 통하여 S. griseus를 증식시킨 뒤 고체배

지를 만들어 디스크 확산법을 이용하여 실험을 진행하였다. 각 변인에 따라서 환경을 설정해준 뒤 실험을 진행했다.

그 결과 온도는 30℃, 빛의 유무의 경우 빛이 없을 때, 빛의 파장은 녹색광(파장 500~600 ㎚)에서 그리고 S. griseus의 접

종 량이 많을수록 더 강한 항균력이 나타난 것을 관찰할 수 있다.

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세균과 곰팡이의 억제를 위한 단순화된 Gol-gel법과 수열합성법에 의한

광촉매의 코팅 방안

박지훈

서울용산국제학교 / 지도교사: Roger De Hart

광촉매는 가시광선이나 UV에 반응하여 미생물을 분해하여 번식을 막을 수 있는 것으로 알려져 있어 코팅을 하여

사용하지만 그 제조 과정이 복잡하기 때문에 적용하는 데 어려움이 있다. 이 과정 중 까다로운 가열처리를 단순하여

PEG를 이용한 결정의 안정화, 가시광선에서 반응성이 좋은 AgBr을 가능 여부, 수열법에 의한 금속과 ZnO가 코팅을

한 뒤 세균과 곰팡이 억제 효과와 함께 위내시경에 적용 가능성을 알아보았다. 졸겔법을 이용해 열처리과정을 단순하

게 하면 결정에 균열이 발생하였으며 PEG를 함께 처리할 경우 균열이 감소하지만 물에 씻기는 단점이 발생하였다. 이

를 ZnO를 함께 처리할 경우 표면장력 증가로 물과의 반응을 줄일 수는 있으며, 이 코팅된 유리판은 세균에 대한 억제

효과와 함께 자외선을 처리했을 때 메틸렌분해능이 관찰되었다. 수열법의 공정을 단순화시켜 ZnO를 코팅할 경우 자

외선 처리시 코팅된 부분이 주황색으로 발광하였으며, 물에 씻기지 않는 것으로 보아 효과적인 코팅이 이뤄졌으며,

이 때 곰팡이와 세균을 처리했을 경우 그 감소효과가 매우 높았다. 따라서 이와 같은 결과를 위내시경이나 의료장비

에 처리할 경우 세척 공정을 줄일 수 있으며, 빠르게 코팅되는 성질을 이용해 활용범위를 넓힐수 있을 것이다.

도시와 농촌 간의 지역적 차이에 따른 아토피 치유과정의

장내미생물 변화 탐구

김치윤

민족사관고등학교 / 지도교사: 신승근

골든 햄스터들에 대해 6가지 아토피 유발물질에 의한 아토피 유발과 장내미생물 변화 관찰을 시도한 결과 겉보기

발진모습에 비해 장내 아토피 유발물질에 따라 미생물의 큰 변화가 관찰되었다. 이는 제모제의 영향이 거의 없었던

것에 비하면 우리가 일상생활에 접하는 화학물질의 경우 물질에 따라 우리 면역계에 영향을 주는 정도가 크게 차이

가 난다고 생각된다.

더구나 유전적으로 매우 유사한 월령별 햄스터들에 대해 항생제에 의한 영향을 확인한 결과 장내미생물의 수가

크게 줄어드는 것이 관찰되었는데, 특히 4주령의 경우 거의 장내미생물이 궤멸 수준에 가깝게 줄어드는 것이 관찰

되었다. 이는 나이가 어릴수록 항생제에 의해 우리와 공생관계인 장내미생물의 균형이 심하게 깨질 가능성이 크다

는 것을 의미한다. 그러므로 나이가 어릴수록 불가피한 경우가 아니라면, 항생제의 사용을 자제하는 것이 바람직해

보인다. 즉 나이가 어릴수록 항생제가 아닌 다른 방법에 의한 면역력 강화에 대한 연구가 더 필요해 보인다.

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공기정화물질(플라보노이드)이 오염물질에 노출된

지의류의 생존에 미치는 영향

박나현, 임한별, 임채원


지의류는 조류와 균류의 공생체로, 열악한 환경에서도 토양을 형성하지만 대기오염에 취약하다. 한편, 플라보노

이드는 은행나무에 대기오염 저항성을 부여하는데, 이 실험에서는 각각 녹차, 메밀, 블루베리에 포함되어 있는 대표

적인 플라보노이드인 카테킨, 루틴, 안토시아닌을 지의류에 적용했을 때 지의류의 대기오염 저항성이 향상되는지

탐구했다. 단풍나무와 소나무에서 채집한 지의류는 물한천배지와 MEYE 배지에서 수 차례 선별배양하였고, 산성비

는 pH 3.5의 버퍼 용액을 제조했다. 다섯 차례에 걸쳐 지의류 배지에 산성비, 산성비+녹차, 산성비+메밀, 산성비+블

루베리를 적용하고 관찰한 결과, 산성비만 뿌린 지의류는 까맣게 변하며 사멸한 반면, 산성비에 플라보노이드를 함

께 투여한 지의류는 상대적으로 높은 밀도를 보이며 보다 낮은 손상도를 보였다. 블루베리의 플라보노이드를 암호

화하는 유전자를 지의류형성곰팡이에 형질변환한다면 극지에서의 토양 개척이 가능해져 식물 연구가 진전될 것이

라고 전망한다.

How Natural Food Intake Affects the Formation of Gut Microbiome in Drosophila

김유진

북일고등학교 / 지도교사: Jerome Kemper

예로부터 사람이 먹는 음식의 종류나 상태에 따라 그 사람의 건강이 달라진다고 흔히 알려져 있다. 우리가 자연적

으로 먹는 것을 통해 장내세균이 어떻게 영향을 받는지를 알아보기 위해 초파리(Drosophila)를 이용하여 알아보고자

하였다. 포도를 7일 동안 공기 중에 놓고 발효시켜 무균 초파리에 먹인 후 초파리의 장내 세균을 Next Generation

Sequencing (NGS)을 이용하여 분석하였다. 발효된 포도에서 검출된 세균은 Pantoea rodasii라고 하는 Enterobactericeae

family의 세균이었고, 이 포도를 먹인 초파리의 장내 세균은 기생균인 Wolbachia를 제외하고는 같은 Pantoea rodassi가

주로 검출되었다. 이 실험을 통해 먹는 음식에 존재하는 세균에 따라 그 음식을 섭취한 숙주의 장 공생균이 결정됨을

알 수 있었다. 이 결과를 통해 먹는 식품의 종류나 상태에 의해 사람의 장내 세균도 변화할 수 있다는 간접 증거를 확

인할 수 있었다.

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HS-15



Cupriavidus metallidurans를 이용한 폐광의 중금속 오염 지하수 및

하천 정화

조승아, 이용희, 지정연

청심국제고등학교 / 지도교사: 홍현창

우리나라에서 폐광으로 인한 지하수와 하천의 중금속 오염은 심각한 환경 문제로 자리 잡고있다. 이 보고서는 중

금속 오염 문제를 미생물학적인 관점에서 해결하는 방법을 제안한다. 본 연구에서 진행된 실험은 염화 금을 체내에

축적한 후 순금을 배출하는 기능을 가진 Cupriavidus metallidurans가 폐광의 중금속 오염수 처리 공정에서도 활용될

수 있는가를 실험을 통해 밝혀내는 것을 목표로 하였다. 상용화의 가능성을 높이기 위해 충북 제천의 수리광산을 모

델 광산으로 지정하였으며, 이에 따라 C. metallidurans가 염화 금이 아닌 다른 유해 중금속 물질(납, 카드뮴)도 체내에

축적하는지에 대해 알아보았다. 그 다음, 활성탄을 이용한 물리적 전처리 과정을 거친 뒤 C. metallidurans을 이용한

생물처리공정을 진행했을 때의 중금속 제거 효율을 수치화시켜 보았다. 실험 결과 C. metallidurans는 Pb와 Cd를 체내

에 축적할 수 있으며, 이를 활성탄과 함께 활용했을 경우 최대 62.3%의 중금속 제거 효율을 보이는 것으로 밝혀졌다.

따라서 이를 실제로 폐광에서 상용화할 수 있다는 점을 인지하여, 본 실험을 토대로 중금속 오염된 하천에 적용할 수

있도록 설계하여 제작한 필터와 수조를 활용하여 상용화 가능성을 확인하였다.

백합을 빨리 시들게 하는 미생물에 대한 댓잎 추출물의

생장 억제에 관한 탐구

고은아, 윤미강, 이예은


시중에 판매되는 절화식물에는 상품성을 높이기 위해 환경오염을 유발시키는 다양한 절화보존제가 처리된다. 절

화보존제는 절단된 줄기 단면에 번식하여 식물의 수분 흡수를 방해, 절화수명을 단축시키는 세균의 증식을 억제한

다. 우리는 각종 세균에 대해 항균효과를 보이는 것으로 밝혀진 댓잎 추출물을 이용해 친환경적인 방법으로 미생물

에 의한 도관 폐쇄 현상을 막고자 했다. 이를 위해 줄기를 절단한 백합을 댓잎 추출물의 농도를 다르게 한 배양액에

길렀다. 실험 결과, 댓잎 추출물을 첨가하지 않았을 때보다 추출물을 3% 첨가했을 때 절화 백합의 수분 흡수량이 많

았다. 또한 댓잎 추출물을 3% 첨가한 배양액에서 백합 줄기의 도관폐쇄현상이 가장 완화되었다. 위 결과를 토대로

우리는 백합 줄기에서 번식하는 미생물에 댓잎 추출물이 직접적으로 항균 효과를 보이는지 알아보고자 했다.

HS-18

HS-17


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비스테로이드성 소염제 (NSAID)의 항생제 특성 및 비스테로이드성

소염제에 노출된 세균의 항생제 민감성 유지에 대한 연구

민경회

St. Lawrence Seminary / 지도교사: Dennis Holm

본 연구는 비스테로이드성 소염제 (Non-steroidal Anti-inflammatory Drugs, NSAID) 의 항생제로서의 효과 및 항생제

내성에 미치는 영향에 관한 것이다. 6개 균주 – 대장균 (E. coli), 바실루스 세레우스 (B. cereus), 스타필로코쿠스 아우레

우스 (S. aureus), 클로스트리디움 퍼프린겐스 (C. perfringens), 스타릴로코쿠스 갈리나룸 (S. gallinarum) 및 살모넬라 풀

루룸 (S. pullorum)- 를 우선 사용하여 이들이 페니실린, 암페실린, 메티실린, 카나마이신, 린코마이신, 클로람페니콜

및 세파제돈에 대한 항생제 민감성을 측정하였다. 그리고 나서, E. coli, B. cereus, 및 S. aureus 를 6개 비스테로이드성

소염제 - 나프록센, 멜록시캄, 덱시브프로펜, 이부프로펜 (KP), 아세클로프낙 및 아스피린 (USP) - 중 하나를 넣은 영

양 브로스 (Nutrient Broth) 용액에, C. perfringens은 상기 비스테로이드성 소염제 각각을 넣은 MRS broth 용액에 배양했

다. 이렇게 성장시킨 세균의 광학 밀도 (Optical Density: OD)를 측정한 결과 아스피린이 96.7%의 E. coli, 100% 의 S.

aureus, 26.9% 의 C. perfringens를 박멸하는 것으로 확인되었다. 또한, 멜록시캄은 C. perfringens 을 26.5%까지 감소시키

고, 덱시부프로펜은 S. aureus 를 86%까지, C. perfringens 은 15.7%까지 감소시켰다. 이들 세균에 대해서 아가 확산 테

스트 (agar diffusion tests) 를 수행하여 항생제 민감성의 변화하는지에 대해 확인하였다. 덱시브로펜에 노출시킨 B.

cereus 가 카나마이신에 내성을 갖게 된 것을 제외하고는 모든 세균들은 카나마이신, 린코마이신, 세파제돈에 모두

원래의 항생제 민감성을 유지하였다. 한편, 항생제인 카나마이신에 노출시킨 세균에 대한 아가 확산 시험에서는 이

들 세균이 항생제 내성을 갖게 된다는 것을 확인하였다. 본 연구를 통해 비스테로이드성 소염제는 어느 정도 항생제

로서의 특성을 갖는다는 것과 동시에 이들 비스테로이드성 소염제로부터는 항생제 내성이 생기지 않는다는 것이

증명되었다. 따라서, 비스테로이드성 소염제는 내성이 생기지 않는 항생제로서 개발할 만한 중요한 의미가 있는 물

질일 수 있음을 확인하였다.

HS-19



Real-time PCR을 통해 분석한 견분 속 Lactobacillus와

Bifidobacterium의 함량 비교

최윤서, 도유진, 홍세정

하나고등학교 / 지도교사: 최호진

최근 사람의 장내 미생물과 아토피의 관련성에 대한 논문이 발표되었다(Abrahamsson et al.). 이 연구는 사람의 분변

을 이용한 연구였는데, 아토피 환자와 건강한 사람의 분변 내 미생물총에서 Lactobacillus와 Bifidobacterium의 비율이

차이를 보였다. 개들도 아토피성 질환을 앓으며 이와 같은 현상을 개에서도 찾아볼 수 있을지 알아보기 위해 본 연구

팀에서는 개의 장내 미생물과 아토피성 질환의 상관관계를 알아보고자 견분을 이용하여 Lactobacillus와

Bifidobacterium 두 미생물이 개의 장 안에 있는 수를 알아보고자 하였다. 실험은 크게 견분 속에서 박테리아의 핵산을

추출하는 과정과 real-time PCR을 실행하는 과정 두 가지로 나뉘어 진행하였으며 진행한 실험 결과에 따르면 건강한

개와 아토피를 앓는 개의 분변 속 Lactobacillus의 양은 굉장히 미미한 차이를 갖고, Bifidobacterium은 확인 할 수 없었

다. 즉, 사람과는 달리 개에서의 아토피와 분변은 연관성을 크게 갖지 않는다는 결론을 도출하였다.

자동차의 퀴퀴한 곰팡이 냄새를 없애는 미생물을 찾아보자

임도수

단국대학교부속고등학교 / 지도교사: 박보영

자동차의 퀴퀴한 냄새가 곰팡이에 의한 것이라고들 한다. 생태계 원리가 맞는다면, 틀림없이 자연계엔 곰팡이를

없앨 수 있는 미생물이 존재할 것이라 생각해 차 안에서 채집한 곰팡이를 죽일 수 있는 세균을 주변의 공기 중에서

채집해 보려 했다.

Bacillus amyloliquefaciens이 가장 항곰팡이 능력이 뛰어났고, Bacillus sp. AV12, Pseudomonas sp., Paenibacillus

ehimensis strain IB-G2P 등의 순이었다. 세균의 항곰팡이 능력은 곰팡이 종류에 따라 천차만별로 다르다는 것도 알게

됐다.

곰팡이를 죽일 수 있는 세균으로 이번에 찾아낸 세균들은 메주를 만드는데 쓰이는 Bacillus subtilis 혹은 최근 새로

운 프로바이오틱스 세균으로 관심의 대상이 되고 있는 Paenibacillus 계열의 세균이라는 것을 알게 되었다. 이들을 잘

활용한다면 쾌적한 자동차 실내공기를 만드는데 크게 기여할 수 있을 것으로 보인다.

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EM용액(방선균)을 이용한 농작물의 잔류농약 제거

김민아, 서지호, 김소영

안법고등학교 / 지도교사: 박보연

최근 무농약 농산물 등이 인기를 끌고 있지만 생산량, 수요 등을 따져 보았을 때 농가의 입장에서 농약을 아예 뿌

리지 않는 것은 거의 불가능한 일이다. 이로 인해 발생하는 농산물의 잔류농약을 미생물이 없애는 방법이 있을 거라

는 생각에 이 탐구를 진행하게 되었다.

농약 중에서도 유기염소계 농약은 대표적인 ‘난분해성 유기물’(미생물 분해가 어려운 유기물) 중 하나인데, ‘방선

균’이라는 미생물이 토양에 존재하면서 이런 난분해성 유기물을 분해하는 것에 뛰어난 성과를 가진 것으로 알려져

있다. 이런 사실을 바탕으로 유기염소계 농약, 그 중 Chlorgenapyr을 유효성분으로 가지는 농약을 이용하여 상추에 투

여하였고, 방선균은 인체에 ‘방선균 증’이라는 병을 유발할 수 있어 그 대신 방선균을 포함하면서 인체에 무해한 EM

을 가지고서 탐구를 진행하였다. 탐구결과 미미하지만 해당 농약의 유효성분인 Chlorgenapyr의 감소를 확인 할 수 있

었다.

식빵을 부패시켜 나온 곰팡이로 쓰레기 처리하기

유가현, 서예림, 고현민

안법고등학교 / 지도교사: 박보연

전문가의 조언에 따라 사용하는 균을 모래밭버섯균에서 식빵 위에 피는 곰팡이로 바꾸었고, 식빵 위에 피는 곰팡

이로 실험을 한 결과 여전히 식빵의 탄수화물을 분해하며 곰팡이는 번식하였지만, 함께 넣은 쓰레기는 분해되는 모

습을 보이지 않았다.

HS-23

HS-22



살모넬라 염증을 유발하는 포도상 구균의 증식에 자기장(전자파)에 의한

영향과 검출방법의 제안

전성훈

한영외국어고등학교 / 지도교사: 임휘덕

살모넬라와 포도상 구균은 인체에 감염이 되면 치명적인 악영향을 줄 수 있는 세균이기 때문에 이들을 미리 검출

하여 섭취나 접촉을 방지하는 것이 매우 중요하다. 본 실험은 자기장 조건하에 살모넬라와 포도상 구균의 생장이 촉

진되는 조건을 이용하여 일반적인 조건에서 거물이 불가능한 양의 살모넬라와 포도상 구균을 검출 할 수 있는 방안

을 마련하였다. 즉 포도상 구균의 경우 특정한 자기장 발생조건에서, 즉 살모넬라는 3.27mG 조건의 자기장에서 생장

이 촉진되며, 포도상 구균의 경우에는 1.33mG 조건에서 생장이 촉진되며 이를 통해 검출 조건에서 1/10000로 희석된

살모넬라와 포도상 구균을 검출할 수 있는 방안을 마련하였다.

홈메이드 요거트 유래 유산균의 프로바이오틱스로서의 활용 가능성 탐구

양가원, 박예린, 박민욱, 김민국

인천진산과학고등학교 / 지도교사: 김효남

요즈음 사람들의 건강에 대한 관심도가 높아짐에 따라, 프로바이오틱스에 대한 관심도도 증가하는 추세이다. 캡

슐 형태의 프로바이오틱스 제품은 효능을 인정받아 상품으로도 판매되고 있지만, 홈메이드 요거트에 대한 연구는

아직 미흡하다. 우리는 홈메이드 요거트도 프로바이오틱스로서 효능이 있는 가에 대한 의문이 생겨 실험을 진행하

였다. 홈메이드 요거트로부터 추출한 유산균을 동정한 결과, Lactococcus lactis ssp cremoris일 가능성이 높은 것으로

나왔다. 동정한 유산균을 대상으로 내산성 검사, 담즙산 내성 검사, 항생제 감수성 검사를 진행하였다. 그 결과 유산

균의 생존율이 낮은 것으로 나타났는데, 이는 실험균주가 산성조건에서 취약한 것이 주요한 이유로 보인다. 하지만

대부분의 유산균이 내산성을 가지고 있으므로 다른 균주에서는 높은 생존율을 보일 것으로 예상된다. 따라서 홈메

이드 요거트로도 캡슐형 유산균과 유사한 효과를 볼 수 있을 것이라고 기대되며, 다른 균주에 대한 연구도 필요할 것

으로 보인다.

HS-25

HS-24


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된장균에 발효된 돼지고기를 먹인 강아지의 혈중 및 비만도 분석

이정현

주엽고등학교 / 지도교사: 허애숙

음식점에서 냉장고가 있음에도 불구하고 된장 속에 육류를 보관하는 궁금증에서 된장 발효균의 역할에 대하여

탐구하게 되었다. 된장발효균들은 콩과 같은 식물성 단백질뿐만 아니라 돼지고기의 지방을 분해하여 다양한 지방

산으로 전환하는가를 증명하고자 하였다. 된장발효균의 역할을 직접 증명하고 싶으나 학생으로 실험기구와 실험재

료의 제한으로 한계가 있어, 강아지의 혈액검사와 체중 증가를 비교하였다.

실험 대상 강아지는 동일한 어미에서 출생된 150일된 강아지와 생후 80일된 동일한 품종의 강아지를 실험대상으

로 사육하였다. 이들 4마리를 대상으로 일반돼지고기인 삼겹살과 된장에서 4주간 발효시킨 돼지고기삽겹살을 4주

간 투입한 후에 비교하였다.

첫째 된장균으로 발효시킨 삼겹살 사료를 투입한 강아지는 일반 삼겹삽을 투입하여 키운 강아지의 몸무게 측면

에서는 큰 차이가 없었다.

둘째 TG(중성지방)은 일반돼지고기 섭취군의 중성지방 변화는 41.7%가 증가한데 비하여 된장 발효 돼지고기 섭

취 강아지군은 중성지방 변화는 10% 이하로 의미있는 차이를 발견하였다. LDH 수치는 일반돼지고기군의 110.9%

증가하였으나 된장발효돼지고기군은 큰 강아지와 작은 강아지 수치증가가 10% 이하로 현저하게 차이가 났다.

셋째 TC(콜레스테롤) 수치에서는 큰 강아지의 경우는 일반돼지고기에 비하여 된장발효돼지고기를 섭취한 강아

지가 훨씬 낮았으나 된장발효돼지고기를 먹인 강아지의 콜레스테롤도 76.1%나 증가하여 콜레스테롤 감소시키는

역할은 증명하지 못하였다, BUN 수치 측명에서는 일반돼지고기를 먹인 큰 개는 BUN 수치가 92.6%가 증가하였으며,

작은 개는 과다한 돼지고기 섭취로 인한 장기 손상으로 사망한 것으로 추론된다. 된장발효돼지고기를 먹인 큰 개는

BUN 수치는 -0.6% 감소하였으며, 작은 개는 61.3%가 증가하였다.

결론적으로 된장의 발효균은 중성지방을 분해하여 지방산으로 만든다는 것을 증명할 수 있으나 된장의 발효균이

포화지방산을 불포화지방산으로 변화시키는지에 대해서는 추가적인 연구가 필요하다. 이는 된장발효균이 지방분

해효소인 lipase를 생성하여 돼지고기의 중성지방을 가수분해하는 역할을 수행한다.

또한 된장발효균은 식물성 단백질 뿐만 아니라 동물성 단백질의 발효에도 관여하여, 된장 발효균이 lipase 효소를

생산하여 중성지방을 지방산으로 분해시켜 비만을 억제하고 혈중 지질도가 낮게 하는 것을 강아지 실험을 통하여

증명하였다. 745가지 종류의 된장 발효균들은 이름이 없이 기호로만 명명된 상태로 각각의 된장 발효균에 대한 특성

을 정확하게 분석하고, 또한 된장 발효균 간의 상호작용도 연구해야 할 대상이다.

아울러 우리 나라 전통 된장을 활용한 미생물 연구의 활성화로 식품 산업과 약품 생산에 새로운 전기를 마련할 수

있다고 생각하며, 발효균 생산 사업으로 농민의 소득 증대에도 기여할 것이다. 연구를 계기로 우리 나라 전통 된장에

미생물의 보고라는 것을 알게 되었으며 745가지의 미생물 균들에게 이름을 붙여 주고 싶은 과학자가 되고 싶다.

HS-26



장내세균의 다양한 항생제의 반복노출에 따른 저항성 획득과 항생제

중단 후 저항성 소실

노석현

휘문고등학교 / 지도교사: 김진영

항생제 남용으로 인한 내성균의 출현이 증가하고 있으며 기존의 연구는 항생제 저항성 획득에 초점을 맞추고 있

다. 본 연구에서는 항생제에 따라 반복 노출로 세균의 저항성 획득 소요기간을 알아보고, 항생제 노출 중단 이후 민

감성 회복이 가능한 지, 이러한 저항성 획득과 소실의 상호 연관성을 분석하였다. 생쥐, 토끼, 햄스터의 장내 세균을

분리한 후 steptomycin, methycillin, ampicillin, linkomycin, kanamycin, cefazedone, chloroamphenicol, penicillin 등 8종의 항생

제에 노출시킨 후 agar diffusion test를 통해 항생제 민감성을 테스트 하였으며, 민감성 세균을 선택한 후 항생제노출과

선택, 항생제 민감성 테스트를 수차례 반복하면서 세균이 항생제에 대한 저항성을 획득하는 데 필요한 노출 빈도를

조사하였다. 이 후 항생제가 포함되지 않은 배양액에서 배양하고 항생제 민감성 테스트를 반복하면서 민감성을 회

복하는 데 필요한 배양 빈도를 조사하였다. 실험결과, Chloramphenicol과 Penicillin은 저항성 노출 1회, 2회 만에 저항

성을 획득하게 되었지만 항생제 노출이 중단된 이후에도 저항성이 실험 5회 반복 후에도 소실되지 않았다. 두 항생

제에 대한 공통된 특징은 세균들은 두 항생제에 대해서 저항성을 쉽게 얻는 반면에 잃는 데에는 더 많은 시간이 걸린

다는 것이었다. Lincomycin은 저항성을 획득하는데 4번이나 걸렸지만 단 한번 만에 저항성을 잃고 민감성으로 돌아

가게 되었다. Cefazedone을 상대로 장내세균은 저항성을 4번 만에 획득하였지만 2회 배양 만에 저항성이 없어지고 민

감성으로 돌아가게 되었다. Kanamycin에서 대부분의 장내 세균은 두 번째에서 저항성을 획득하였지만 똑같이 두 번

만에 저항성을 잃었다. 결론적으로 Chloramphenicol과 Penicillin에 대해서는 세균의 저항성 획득기간은 짧았으나 오

랜 시간 유지되었으며, Linkomycin, Cefazedone에 대해서는 저항성 획득에는 긴 시간이 걸렸으나 민감성 회복에는 짧

은 시간이 걸렸다. 하지만 Kanamycin은 짧은 시일 내에 저항성을 획득하였고 짧은 시간 만에 민감성으로 돌아가게

되었다. 항생제 종류에 따른 노출조절로 잠재적인 슈퍼 박테리아의 생성을 줄일 수 있을 것이다.

HS-27


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대장균에서 집단 내 세균 상호간의 커뮤니케이션의 변화

이청아

한국외국인학교 / 지도교사: 주정수

As group dynamics relate to how groups form, process, and function, knowledge of group dynamics and

social interaction is crucial in understanding how to best organize groups of people. This experiment sought to model human group dynamics by observing how the growth style and behavior of E. coli changes depending on its group configuration. Colonies of E. coli were cultured and made to interact with one another in various combinations of group size, conditions, and environmental stresses, and the optimal configurations were determined. Results showed that when two competitive E. coli were placed into a non-competitive supernatant, they did not compete; they avoided competition and had similar growth. Another significant finding revealed that when bacteriophage was injected in a superior-inferior E. coli pairing, the superior E. coli spontaneously lowered its numbers to receive less exposure to bacteriophage,

but then regrouped after the inferior E. coli’s numbers were lowered from bacteriophage exposure. Finally,

when the number of superior E. coli decreased 1/10000, 1/1000 and 1/100 fold, the productivity of the whole group increased. This research suggests that high-performing individuals become less productive when placed in a low-performing environment. At the same time, groups comprised solely of high-performing individuals have lower overall group productivity than mixed groups. This finding has significant implications for team design in the workplace and for corporate productivity, as the work of companies is rarely the product of an individual.

화장품에 포함된 방부제의 종류에 따른 향균 효과

정민서, 김지하

초당고등학교 / 지도교사: 류진아

화장품에는 흔히 미생물의 번식과 성분의 변질을 막기 위해 파라벤, 파라핀 등의 화학 물질로 구성된 방부제를 첨

가하는데 이들은 발암물질일 뿐 아니라 인체 여러 기관에 악영향을 미친다고 한다. 우리는 화학방부제를 대체하는

천연방부제를 찾고, 화학 방부제 대신 천연 방부제를 직접 제작한 DIY 화장품에 주입하여 효과를 확인하며, 이를 통

해 이들의 향균 효과를 비교해보고자 한다.

우리는 DIY 화장품을 토너 제형과 크림 제형으로 나누어 직접 만들고 이것에 파라핀, 자몽 종자 추출물을 혼합하

여 시간에 따른 총균수를 측정하였다. 각각 3, 6, 15, 21, 35일차로 나누어 NA 액체 배지에 배양 후 희석하여 LB 고체

배지, PCA 고체 배지에 도말하고 배양 후 colony 수를 개수하였다. 이를 통해 우리는 화학 방부제인 파라핀보다 천연

방부제인 자몽 종자 추출물을 주입한 DIY 화장품의 총균수가 더 적은 것을 관찰할 수 있었다. 이는 천연 향균 물질을

이용하여 화학방부제보다 향균 효과가 뛰어난 천연 방부제를 만들 수 있음을 의미한다.

HS-29

HS-28



SNP (Sodium Nitroprusside)가 토양세균과 식물에 미치는

중금속 독성완화 효과

이동현, 김지후


현대 산업 사회의 발달과 더불어 중금속과 관련된 문제가 심각한 환경오염의 원인으로 대두되고 있다. 우리주변

의 식물이 중금속에 노출되어 나타나는 반응은 매우 다양하다. 중금속 이온들은 쉽게 뿌리를 통해 흡수되어 식물 생

장을 억제시키는데, 이는 뿌리표면적의 감소 등을 통하여 유도된다. 또한 중금속 원소들은 산화 스트레스를 통해서

도 식물에게 독성 영향을 줄 수 있다. 여기서 산화스트레스란 체내/ 식물 내 활성산소가 많아져 생체불균형이 이뤄지

는 반응이다. 이 때 이 산화스트레스가 박테리아의 증식을 억제하게 된다. 따라서 우리는 중금속에 의한 식물 생장

억제가 식물에 중금속이 직접 작용하는 것뿐만 아니라 식물 생장에 도움을 주는 토양 세균들의 기능을 저해함으로

써 생긴다고 볼 수 있다고 생각했다. 산화스트레스를 완화시킬 수 있는 물질로는 산화질소를 들 수 있는데, 산화질소

는 산화스트레스로 인한 과산화수소의 축적을 감소시키고 지질과산화를 감소시킨다. 이번 실험에는 NO를 내놓을

수 있는 물질인 SNP(Sodium nitroprusside)가 사용되었다. 먼저 염화구리 2, 20, 200ppm에서 배추 발아와 생장에 대한

SNP 와 중금속의 영향을 본 결과 염화구리 200ppm은 식물이 생장하기에 너무 센 독성을 가지고 있음이 확인되었고,

염화구리 20ppm에서 SNP의 중금속 효과를 눈에 띄게 관찰할 수 있었다. 염화구리 0.5mM 과 1mM 을 사용해 SNP 와

함께 배추씨앗에 공급한 결과 1mM 농도에서 SNP 에 의해 생장이 개선되었다. 그 후 염화구리에 의한 토양세균 생장

억제에 대한 SNP 의 완화 효과를 관찰하였다. 관찰 결과, 37℃에서 토양세균의 증식은 활발하였고, 토양세균의 증식

에 대한 SNP 의 중금속 완화효과를 크게 확인하였다. 염화구리에 노출시킨 토양세균과 노출시키지 않은 토양세균

을 비교해 콜로니의 특징을 기준으로 분류하여 비교하였으며, 그 후 염화구리에 노출되었는데도 증식한 저항성 세

균과 잘 증식하지 못한 민감성 세균을 분리해 배양했다. 민감성세균과 저항성세균을 선별 후 5가지 세균을 순수 배

양하였는데, 민감성 세균과 저항성 세균 모두 중금속이 노출된 환경에서 SNP를 투여한 결과 중금속에 대한 저항성

세균들은 SNP 에 의한 중금속 독성 완화로 증식이 활발해진다는 것을 확인할 수 있었다.

HS-30


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대기 중의 이산화탄소의 증가가 토양에 존재하는 박테리아들의 생장에

주는 악영향과 해결방안

유성민

서울용산국제학교 / 지도교사: Roger De Hart

To test how CO2 levels affect soil bacteria, noxious bacteria, and plant growth, containers with high CO2

concentrations were produced by adding carbonated water into these boxes. Using an infrared range finder, we saw that the temperatures inside the boxes with carbonated water increased, and the pH of water vapor on lids decreased, proving that CO2 concentrations in the box were indeed increasing. We then conducted a series of experiments comparing the growth of soil bacteria, plants, and noxious bacteria (E. coli) in boxes with normal water and boxes with carbonated water. We found out that as CO2 levels increased, the levels of helpful soil bacteria decreased, levels of noxious bacteria increased, and plants grew less successfully. In order to counter this problem, we decided to add CaCO3 producing bacteria into the soil. We observed that the addition of CaCO3 producing bacteria did not lower CO2 levels directly because by using an infrared range finder, we saw that the temperatures in the boxes with carbonated water did not decrease. Nevertheless, we were able to prove that the addition of CaCO3 producing bacteria aided the growth and increased levels of helpful soil bacteria.

HS-31



마우스와 대장균을 이용한 Trauma로 인한 생물학적 변화의 유전현상 연구

김윤주

Seoul International School / 지도교사: Chris Koester

An organism is exposed to various environmental changes in its lifetime. After experiencing a threat to

survival, the enduring animal experiences physical and mental consequences called trauma. In this two-stage experiment, E.coli and mice were exposed to stresses to induce trauma and their offspring made to undergo behavioral and genetic tests to demonstrate a biological irregularity due to trauma. E. coli was cultured and exposed to several environmental stresses, including changes to nutrition level, pH, and temperature. These E. coli were made to endure a 0.3% NaCl solution. Following that, surviving E. coli were cultured to obtain a sample of the next generation. A third of these samples were treated with CaCl2

solution, a third infected with bacteriophage, and a third remained as control and their viability observed to determine whether trauma is inherited. Finally, to confirm that inheritance of trauma to the next generation caused these changes, genomic DNA and plasmid DNA were cut with restriction enzymes and examined to confirm structural change. It was found that the next generation of traumatized E. coli that had previously been treated with NaCl sustained a higher degree of damage from both CaCl2 and bacteriophage infection that he next generation of control E. coli. Also, it was found through DNA analysis that the extreme environmental change inflicted upon E. coli is not inherited from one generation to another via a genetic mutation or a change in base sequence, but by a structural, or epigenetic, change in the DNA. Then, inheritance of trauma was tested on mice. Three-month-old mice were repeatedly put in a pool of water to induce trauma. When the mice matured, they underwent three tests: maze test, the forced swim test, and the social interaction test. Results showed the trauma group performed more poorly than the control group, displaying more signs of depression, hopelessness, and aggression than their counterparts. Finally, 8 traumatized adult mice were mated, and gave birth to 4 mice while the control pairing gave birth to 8. Moreover, traumatized females showed behaviors of neglecting and predating upon their offspring. These mice were grown at normal conditions and later given the same three tests Despite never experiencing trauma directly, they were more likely to demonstrate symptoms of depression and aggression. Genetic tests on the pups to confirm a biological change are underway. In conclusion, the next generation of E. coli and mice demonstrated lower levels of immunity to environmental stresses, intelligence, and mental stability, respectively, suggesting that trauma is not a psychological issue, but also a physiological one for the next generation. Various treatments can be developed through this identification.

HS-32

the 4th microbiology research festival for high school students · 2015-07-07 · the 4th...

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